『高校物理』エネルギーと仕事の関係についての質問 (物体の運動エネルギーの変化)=(物体がされた仕事

『高校物理』エネルギーと仕事の関係についての質問

(物体の運動エネルギーの変化)=(物体がされた仕事)のことは、存じておりますが、問題集に出てきたのは、(力学的エネルギーの変化)=(動摩擦力がした仕事)でした。違いを教えてください。また、その他にも似ているのがありましたら、教えて下さると幸いです。

No.1 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2018/08/29 12:46

力学的エネルギーとは

運動エネルギーと重力による位置エネルギーと弾性力による位置エネルギーの和のことです。
そして、(○○エネルギーの変化)＝(外部から加えられたエネルギー）です。

左辺は（力学的エネルギーの変化）としておいた方が幅広い範囲をカバーできます。
（力学的エネルギーの変化）にはいろいろなパターンがありますが、変化するのが運動エネルギーだけで位置エネルギーに変化がない場合なら、（力学的エネルギーの変化)=(物体の運動エネルギーの変化)ですので左辺の表現はどちらを用いることも可能です。
しかし、運動エネルギーだけでなく位置エネルギーも変化する場合は左辺を(物体の運動エネルギーの変化)とするのは間違いです。テキストをよく読めば、位置エネルギーに関する条件付きで(物体の運動エネルギーの変化)=(物体がされた仕事)
というような内容になっているはずです。
（位置エネルギーに変化なしを表す条件とは、バネを使っていない、物体の高さも変化しない　というようなことです。）

また、(外部から加えられたエネルギー）は（物体がされた仕事）ということです。
右辺は(外部から加えられたエネルギー）または（物体がされた仕事）としておいた方が幅広い範囲をカバーできます。
物理的「仕事」をするのは力です。力にはいろいろな種類があります。張力、浮力、摩擦力などなど
右辺を（動摩擦力がした仕事）に限定してしまうのは、摩擦力以外の力による仕事の場合が含まれないから、力の種類は限定しないように（物体がされた仕事）としておくほうが、幅広くカバーできていることになるわけです。

従って
(力学的エネルギーの変化)＝(外部から加えられたエネルギー）
または
(力学的エネルギーの変化)＝（物体がされた仕事）・・・①
と言う表現が最適と思います。
質問の２つは、条件付きで成り立つ表現という事になります。
（・位置エネルギーに変化なしなら①の表現を
(物体の運動エネルギーの変化)=(物体がされた仕事)に変えることも可能
・仕事をするのが摩擦なら
(力学的エネルギーの変化)=(動摩擦力がした（からされた）仕事)に変えることも可能
ということ。）

この回答へのお礼

とても助かりました。
細かく教えて頂きありがとうございました。
これからも勉学に励みたいと思います。

お礼日時：2018/08/29 12:51